CD-Tuning

 
060706
CD-Tuning magnetisch
CD-Tuning elektrisch
CD-Tuning kristallisch
CD-Tuning optisch
CD-Tuning mechanisch
CD-Tuning thermisch
Grundlagen der CD-Herstellung
Erläuterung der Fachausdrücke
Clarifier hier bestellen
CD-Tuning
Bei der Einführung der CD waren zunächst alle beeindruckt von der Knister- und Knackfreiheit, dem schnellen Titelzugriff und der kompakten Form, der langen Spielzeit im Stück und der einfachen Handhabung. 20 Jahre nach Einführung der CD ist auf einmal die Rede von einem "analogen Klangideal", das die SACD  eher erfüllt, und die Aufnahmen der CD-Ära sind plötzlich nicht mehr gut genug, um auf das neue überlegene Medium überspielt zu werden. Stattdessen nimmt man für die Fertigung der neuen Tonträger Aufnahmen, die einst für Analogschallplatten gemacht wurden.
Es gibt offenbar noch ungelöste Probleme bei der CD, also versuchen wir das Beste daraus zu machen.  So wie sich viele CDs standardmäßig abtasten / abspielen lassen, bleibt reichlich Handlungsbedarf für Klangtuningmassnahmen.
Nebenbei bemerkt: alle Vorschläge sind Praxis-erprobt, in Zeitschriften oft genug beschrieben und getestet, gehörmäßig nachvollziehbar und nicht theoretischer Natur. Nicht Voodoo...
Ein Teil der Probleme liegt in der materialbedingten optischen Ebene,  ein anderer auf  der Zeitebene, dem Jitter.
Die folgende Massnahmenliste basiert auf Beobachtungen über das Verhalten der CD, wenn ihr Kunststoff im bewegten Zustand abgetastet wird und die Information im Bereich der Wellenlänge des abtastenden Lichtstrahls liegt. Fragen wie: warum schillert die CD in allen Regenbogenfarben, mein Spiegel aber nicht? oder: Wenn die Luft am Laufwerk steht und bei der CD sich mit der CD bewegt, entsteht dazwischen eine Flimmerzone in der Luftschicht variabler Dichte ?
Ausserdem wird eine der Maxwellschen Beziehungen zugrundegelegt: n^2=er xmr. Diese besagt, Brechungsindex zum Quadrat gleich Dielektrizitätskonstante mal Permabilität, also Abhängigkeit der Lichtbrechung von elektrischen und magnetischen Parametern. Das CD-Material ist abgekühlte Flüssigkeit, deshalb spielen bei der Optik die Ausrichtung der Elementardipole in viskosen Stoffen und die lokalen elektrischen Felder eine entscheidende Rolle, mehr am Ende der Seite.
Alle Maßnahmen lassen sich auch auf CD-Rs für die Aufnahme/Brennvorgang anwenden, da der Laser die Spur wie ein CD-Player liest.
Lesen Sie diesen Artikel kritisch und  testen Sie selbst. Vielleicht trauen Sie Ihren Ohren und nicht der Rhetorik eines Internetforumteilnehmers, der den Artikel noch nicht einmal kennt. Die CD ist nicht 16Bit kodiert, wie gern vereinfacht angenommen wird, sondern verschachtelt 8 auf ausgesuchte lesesichere14Bit EFM konvertiert (Eight to Fourteen Modulation). Wohl ist Land= 0 und Pit=1,  es gibt keine einzelne 0 oder 1, da diese vom größeren Strahldurchmesser nicht eindeutig erkannt würden. Lesen Sie Robert Harleys Artikel über Grundlagen. Wir sind weder Hersteller noch können wir Reichtümer mit dem Handel dieser nachfolgenden  Artikel erwerben. Wir liefern hier lediglich eine unvollständige Auflistung von technisch möglichen Maßnahmen als Anregung zur Klangverbesserung:
 

CD-Tuning magnetisch


Der Hersteller verspricht wirklich nicht zuviel: Die Wirkung ist verblüffend!
Preis Euro 100.- incl. spezielles 12V-Netzgerät und dt. Anleitung

Wir kennen kein Zubehör für die CD, welches eine so verblüffende Wirkung zeigt! Mit dem Clarifier  behandelt, bekommt die CD Ihren differenzierteren, klareren, dynamischeren, detailreicheren und transparenteren Klang zurück. Unsaubere S-Laute werden erträglich. Streicher sind brillant und "sägen" nicht.
So benutzen Sie den Clarifier: Legen Sie die CD auf das Gerät und betätigen den Schalter für 10-20 Sekunden bis die höchste Drehzahl erreicht ist, lassen die CD auslaufen (!!), dann legen Sie die CD wie gewohnt in Ihren Player. Die CD hat nun keine unregelmäßig verteilte Ladung mehr, die den Laserstrahl abgelenkt, gestört und verrauscht hat. Sie klingt jetzt in jeder Beziehung besser! 
Wir empfehlen, den Clarifier  vor jedem Abspielvorgang anzuwenden, die Wirkung auf den Klang hält länger als eine gute Stunde an.

Der Bedini Clarifier verändert die CD mit Magnetismus, die CD rotiert über einem Permanentmagnet und einer Spule. Nach dem Prinzip des Dynamos (genauer: der Barlowschen Scheibe) wird eine Spannung in der rotierenden CD durch das  Magnetfeld erzeugt, indem die Elektronen gezwungen werden, Lorentz-Kraft des Magnetfelds und der Drehung sich neu zu ordnen: Die Elektronenverteilung im CD-Material wird homogener, die davon abhängige Lichtbrechung und Streuung werden gleichmäßiger über die Spur, der Abtastvorgang wird befreit von Jitter (Verzittern der Impulsflanken) und von bestimmten Rauschkomponenten. (gemeint ist: Ladung, die den lokalen Brechungsindex beeinflußt, Rotation->wechselnde Ladungen über die Spur ->wechselnder Brechungsindex). Die Drehbewegung sorgt dafür, daß sich konzentrische Ringe mit gleichen Spannungszustände bilden. Der Laserstrahl tastet dann jeweils eine Zone gleichen Potentials auf seiner Spur ab
Kommentar: Der Bedini Clarifier  ist einfach in der Handhabung und kann mit Batterie oder Netzteil betrieben werden. Akkus sind erheblich preiswerter und umweltfreundlicher als Batterien, müssen hier aber hohen Strom (bis 800mA) abgeben können. Wir raten zu einem Steckernetzgerät bis 12Volt=, weil der Effekt mit höherer Drehzahl und stärkerem Magnetfeld zunimmt (Nach Faraday/Barlow 1822: Spannung in der rotiernden Scheibe: U= 2Pi Drehzahl x Magnetfeld B x Radiusquadrat). Unipolarinduktion Unipolarmaschine
Alternativ dazu kann man den Furutech RD-1 bzw Nachfolger Furutech RD-2 benutzen, mit dem die CD entmagnetisiert wird, keine rotierenden Teile! Besuchen Sie die Website Furutech
Preis Euro 389.- incl. ausführl. dt. Anleitung
Klangunterschied Clarifier / Furutech: Während der Clarifier eine schlankere und hellere Wiedergabe bei besserer Auflösung und Raumabbildung bewirkt, wird das Klangbild mit dem Furutech wärmer und homogener bei besserer Auflösung und Raumabbildung. Gemeinsamkeiten der Klangeffekte mit Clarifier / Furutech: Bessere Auflösung und Raumabbildung, mehr Ruhe und weniger "nervige digitale Artefakte"

 
CD-Tuning elektrisch
Die Elektronenverteilung im CD-Material ist allein schon wegen der Entnahme aus der Hülle gestört, die CD ist aufgeladen.
Mit einem Stück Aluminiumhaushaltsfolie, 15 cm x 30 cm kann man die CD einwickeln: CD auflegen, Folie umschlagen, kurz liegen lassen, fertig: Die CD wird durch beidseitigen Kurzschluß entladen, die Elementardipole im Kunststoff sind nicht mehr polarisiert, freie Elektronen haben sich gleichmässig verteilt. Die CD klingt nun räumlicher, runder, weniger zischig. Unsere Erfindung, angewandte Physik, mehr Spass zum Nulltarif! Tendenziell ähnlich wie Furutech, aber nicht so nachhaltig. 
Nimmt man die CD aus der JewelBox, trennt man Ladungen, die CD ist undefiniert aufgeladen. Mit dem Zerostat 3 kann eine Menge Ladungsteilchen von der Spitze ausgehend auf die CD gespritzt werden, bis die CD diese Ladung angenommen hat, dann stoßen die gleichnamigen Ladungen sich ab. Man drückt die Taste langsam durch, läßt sie langsam wieder los. Der zentrale Piezokristall erzeugt die Elektrizität. Die so entladene CD klingt plastischer und die Höhen nerven nicht.
Dieser Artikel ist aus den 70er Jahre zur wirkungsvollen Schallplattenentladung bekannt, mittlerweise in der 3. Generation. Der Artikel wird unter anderem eingesetzt, um kleine Teile zu entladen, die auf Präzisionswaagen gewogen werden sollen. 
Zerostat 3 Preis Euro 72.-
CD-Tuning mit Kristallenergie
Mit dem Audio Animator wird die CD harmonisiert. Verzichten wir hier lieber auf einen Erklärungsansatz, man beachte die Dielektrizität von Quarzen statt sich über esoterische Ansätze zu mokieren. 
Mit dem Audio Animator wird die CD so behandelt: Über die CD streichen, fertig. 
Die CD klingt nun räumlicher, plastischer, ruhiger, runder, weniger zischig. Nicht lachen, nur hören und staunen. Presseberichte in diversen Zeitschriften. Preis euro 350.-

 
CD-Tuning optisch

Generell kann man sagen, daß eine saubere Oberfläche niemals schadet, geht es doch um eine optische Abtastung. Erste Oberflächenreflexe, Diffusereffekte von Schmutz auf dem Hin-und Rückweg des Strahls vermischen sich mit dem realen Abtastergebnis der Pitinformation. Es besteht also Handlungsbedarf für Reinigen (und Konservieren)... Dieser Tip wurde von Sony-Mitarbeitern auf der Frankfurter High-End Messe demonstriert: Reste des Trennmittels aus der Produktion werden mit Spüli oder Alkohol oder einem Mikrofaserreinigungstuch entfernt. 

Die Vielfalt von Sprays am Markt ist erstaunlich, besonders beliebt Audio Selection (Perfect Sound) Bitstream  (CD-Control)- Eine Flasche reicht für 500 Anwendungen und kostet 48.-DM. Die Oberfläche wird angesprüht und dann abgewischt, das verteilt ein Mittel, dessen Oberflächenspannung und optische Eigenschaften auf die CD abgestimmt sind. Feine Kratzer werden ausgeglichen, die Abstrahlung des Laserlichts am Aussenrand wird verbessert.  Mehr Klarheit und Detail.
Preis euro 25.-

Stereo 8/02: "Kleinigkeiten, mitr denen man noch etwas herauskitzeln kann..."
Audio 11/97 : "Alle... brachten den erhofften durchschlagenden Klanggewinn. Wer eine audiophile Ader hat, für den ist CD-Pflege daher ein Muß. Absolut empfehlenswert ist..das sehr ergiebige und klangfördernde Perfect Sound "CD-Control". ...deutliche Zuwächse in Präzision, Dynamik und Räumlichkeit"


 
CD-Tuning mit Lichtblitzen Bei der optischen Abtastung spielt die Gleichmäßigkeit der reflektierenden Fläche von Land und Pit eine wesentliche Rolle. Rauschkomponenten im Abtastergebnis der Pitinformation  entstehen durch unregelmäßige Reste vom Trennmittel aus der Rohlingpressung. Mit dem neuartigen NESPA #1 von Nanotec Systems wird mit 120 intensiven Lichtblitzen bei 1000000Lux und 5500K die CD an der Stelle erhitzt, wo Trennmittel an der Grenze zwischen Polykarbonat und Aluminiumschicht vorhanden ist. Durch die Energiezufuhr kommt es zu einem Verdampfen/Verteilen des Trennmitels und die Aluminiumbeschichtung schmiegt sich gleichmäßiger an die geprägte Oberfläche.

Mehr Klarheit und Detail bei mehr Ruhe in Klang.
Preis euro 398.-
 

Optisch alternativ
Optisch alternativ
Die tatsächliche Pitabformungsqualität läßt mit höherer Auflagenzahl nach. Dies ist einer der vielen Gründe, weshalb Billig-CDs grausam klingen können und den Wunsch nach Klangverbesserung wachrufen.
Da das Abtastprinzip der CD auf Interferenz basiert, muß jede weitere Interferenz-Störung des Strahls mit seinen vom schrägen Rand der Pits und von den Innenloch/ Außenkanten reflektierten Resten vermieden werden, da diese das Ergebnis negativ beeinflussen würden (verrauschen). Aus der Spiralform der CD-Spur und der Badewannenform der Pits mit ihren tangentiellen aber in der Tiefe schrägen Flanken ergibt sich zwangsläufig, daß Laserstrahlanteile seitlich (radial) abgelekt werden, sich nach innen und aussen auf dem Radius bewegen und am Außenrand und Mittelloch wieder genau auf den Ausgangs- (=Abtast-) punkt zurückgespiegelt werden. Das Fermatsche Prinzip besagt, daß der tatsächliche Lichtweg zwischen zwei vorgegebenen Punkten A und B, verglichen mit hypothetischen Nachbarwegen, zwischen diesen Punkten minimal ist. Wenn wir die Abtastung sauberer gestalten wollen, müssen wir unerwünschte Wege des Laserstrahls absorbieren oder abschwächen oder umlenken.
Verschiedene Maßnahmen führen zur Klangveränderung: Um die CD wird mit einem schwarzen oder grünen Filzstift am Außenrand und Mittelloch ein Film gemalt, der diffuse Anteile von Laserstrahl absorbiert (Edding 330 / 3000, mattschwarzer Fotolack). Es kann auch ein Ring um die CD gelegt werden, (Audio Technica-grün-, Navcom-schwarz-), der die CD gleichzeitig mechanisch dämpft.  Eine Alternative ist ein Mittel, das mit einer sehr hohen Oberflächenspannung die CD so glättet, daß Strahlanteile die CD verlassen, statt reflektiert zu werden (AudioSelection Bitstream, CD-Control, Finyl, ). Als dritte Möglichkeit könnte man mit 400er Schmirgelpapier die Kanten aufrauhen, was den ohnehin diffusen Strahlrest weiter zerstreut, sodaß nur ein sehr kleiner Teil zum Abtastpunkt zurückkommt. Nach unseren Erfahrungen führt das Schmirgeln und die Behandlung mit CD-Control zu einem helleren offeneren, das Schwärzen zu einem dunkleren, grundtonwärmeren aber auch stumpferen Klangbild, ähnlich wie das Schwärzen der Außenkante nach dem Anschrägen (Methode Schneider/Schrott). Dr. Schneider veröffentlichte in Stereoplay einen Leserbrief zum Thema Edding 3000 schwarz sei besser als grün. Das rief unseren Kunden Dipl.-Ing Schneider auf den Plan. Er entwickelte daraufhin die Methode, CDs anzufasen. Hörvergleiche fanden in unserem Ladengeschäft statt. Die 9 Test-CDs, mit denen empirisch der optimale Winkel ermittelt wurde, können bei uns zur Ansicht (Hörtest) angefordert werden !  Es handelt sich um Steicher und Orgelmusik. Unter 36-38/52-54 Grad angefast klingt es offenbar am besten.

Der Klang wird etwas wärmer (nur beim Schwärzen und bei Ringen), die räumliche Abbildung ist weiträumiger und punktgenauer bei gleichzeitig angenehmer Hochtonwiedergabe (trifft auf alle Maßnahmen zu). Je nach CD fordern verschiedene Aufnahmen und Preßqualitäten unterschiedliche Maßnahmen. Ausprobieren !!! Spitzenqualität wie Denon Gold-CDs sind kaum noch zu verbessern, eher verschlechtert sich das Ergebnis, wenn der Hersteller bei kleinen Auflagen erstklassiges Material verwendet  hat. Dann bleibt nur der Clarifier.

Anschrägen und Schwärzen/Grünfärben der Außenkante (Methode Schneider/Schrott).


 
Gläss, CD-Improver
Ein Gerät von Gläss, praktisch zum Kantenfräsen bei 36° Winkel kostet Euro 459.-

Mit den angeschrägten Kanten wird das vagabundierende Laserlicht in der CD von der Aussenkante reflektiert, dank der Schräge aber nicht  zum Abtastpunkt zurück, sondern ins Abseits. Das Klangbild wird luftiger, räumlicher, freier. Ob dann mit einem grünen oder schwarzen wasserfesten Stift die Absorption des Laserstrahls noch verstärkt wird, wird dem Benutzer freigestellt. Mit einem schwarzen Edding 3000 wird der Bass druckvoller, gewichtiger. 
Wir fräsen auf Wunsch auch zugesandte CDs. 

Ein Staubsauger wird mit einem Adapter angeschlossen, um die Späne beim Anfasen abzusaugen.
Grundprinzip und mehr Erklärung

Optisch und mechanisch
 
White-Mirror No.1
Die CD- Auflage aus Compositmaterial ist weiß und auf einer Seite sehr fein aufgeraut. Die raue Seite wird auf die CD-Oberseite aufgelegt, damit wird das Restlicht vom Laser, welches durch die CD dringt, diffus zerstäubt. Gleichzeitig dämpft die Scheibe CD Vibrationen.
Die CD klingt nun räumlicher, runder, wärmer, plastischer, es gibt deutlich mehr Musik! Preis  neue Version Euro 25.-

CD-Tuning mechanisch
Sicomin Evolution II Das Kevlar/Carbonfaser-Geflecht in Form einer Auflagescheibe dämpft Mikrovibrationen in der CD und erzeugt ein wärmeres, grundtonreicheres Klangbild
ART Graphitauflage Die dünne feste CD-Auflage ist etwas bruchempfindlich, hat hohe innere Dämpfung
Autotechnica Kupfer-Auflage Die schwere Scheibe mit elektrischer Leitfähigkeit war die erste Auflage ihrer Art und verträgt sich nicht mit vielen weich aufgehängten Laufwerken 
Autotechnica Keramik-Auflage Die leichte Scheibe mit hoher Festigkeit stabilisiert gegen Flatterbewegungen
Ringmat - Statmat 3 zusammengeheftete Folien helfen auch gegen statische Aufladungen
Peter Belt Rainbow Folie Elektretfolie mit bunten Flecken wirkt überwiegend elektrostatisch

 
Aus einem Papiertaschentuch wird ein Kreis Ø 35mm ausgeschnitten und mit 6 Einschnitten aufgeteilt. Eine, besser zwei oder drei Lagen der dünnen, weichen (!) Papiere werden abgenommen, und drei, also jedes zweite der so gebildeten Segmente, werden durch das Mittelloch der CD gesteckt, nach außen umgeklappt und flach an die CD gedrückt. Wenn der Player die CD nicht nimmt, müssen weniger Lagen Papier benutzt werden (Unterseite auf einlagig reduzieren) oder man muß das Papier im Mittelloch von unten ein bißchen hochdrücken, eventuell mehrmals aus- und einfahren. Alte Philips Player brauchen ein Loch in der Mitte. Ein Papier hält meist mehrere Abspielvorgänge, bis es getauscht werden muß. Um die Focussierung nicht allzusehr zu beanspruchen, sollte das Papier unten glatt und nicht geknickt sein. Aus einem Päckchen Taschentücher lassen sich bis zu 900 Interfaces herstellen ! Kostet: praktisch nix !
Das Klangbild wird deutlicher, sauberer, luftiger, spontaner und plastischer - weniger "digital".
Besonders einfache Alternative, wenn das Laufwerk offen ist : Aus dem Papiertaschentuch wird ein Kreis Ø 35mm ausgeschnitten und eine hauchdünne Lage Papier wird auf den Teller gelegt, darauf die CD. Dann : eine, besser zwei oder drei Lagen Papier werden auf die CD gelegt und dann der Puck. Folgende CD-Player profitieren von dieser Maßnahme besonders: Sony CDP XA50ES, Sony CDP XA7ES, NAIM CDI, NAIM CDS1-3, NAIM CD2, NAIM CDX/2, NAIM CD3-5, Mission CYRUS DAD7, CYRUS Dacmaster, Riemenanriebe von Parasound, CEC 5100, 51, Burmester

CD-Tuning thermisch
Originalidee aus England: Die CD wird eingefroren, dann (sehr!!) langsam aufgetaut und soll dann besser klingen. Die englische Sunday Times hat einen Versuch vor Publikum demonstriert und bestätigt bekommen. Die deutsche Presse hat das Thema aufgenommen und vor allem Skepsis geäußert.
Unsere Versuche haben gezeigt: nicht allein das Tiefgefrieren, sondern auch das allmähliche Auftauen scheint das Geheimnis zu sein. Zu schnell aufgetaute CD´s klangen im Baß eher sumpfig, das Klangbild war eher matschiger geworden. Dagegen die anderen (s.u.) besser durchgezeichnet, weniger Kompressionseffekte bei den lauten Passagen, mehr Raumtiefe bei angenehmem Timbre. Die anderen sind die, die besonders langsam aufgetaut wurden. So sind wir vorgegangen:
1. Tag: Jede CD wird in einen Gefrierbeutel getan, als Schutz vor Kondenswasser und vor Zerkratzen im Eisfach. 2. Tag: Die durchgefroren CD´s werden gestapelt und mit Kälteakkus flankiert. Dieses Paket wird in eine Gefrierguttragetasche aus Styropor/ Aluminiumfolie gepackt und bleibt noch eine Weile im Gefrierschrank. 3. Tag: Das so gut isolierte Paket wird nun in eine Campingkühltasche gepackt mit extra Kälteakkus gepuffert. Die verschlossene Tasche bleibt über Nacht auf dem Balkon und kommt am 4. Tag:  in den kühlsten Raum in der Wohnung. Nachts wird die Tasche auf den Balkon gebracht und geöffnet, am 5. Tag  im kühlen Raum geöffnet gelagert. Abends können die CD`s entnommen werden und gespielt werden. Natürlich kann man von dieser Methode abweichen und innerhalb von 6h auftauen, wenn es nur wirklich auch solange dauern würde und gleichmässig wäre!
Die sehr geringe Masse der CD kann kaum Temperatur speichern, wird sie - wie die Presse berichtet- tiefgekühlt in ein Handtuch gewickelt, ist sie innerhalb weniger Minuten auf Raumtemperatur. Von allmählichem Auftauen kann kaum die Rede sein. Die von uns beschriebene alternative Methode ist aufwendig - und erfolgreich. Ein Versuch lohnt sich (am besten bei einer CD, die zum Vergleich doppelt vorhanden ist). Lohnenswert, weil die Wirkung lange anhält, im Gegensatz zu vielen anderen Maßnahmen rund um die CD.
Erklärungsversuch:
Kristalle und Kunststoffe fallen in die nicht-lineare Optik aufgrund ihrer Gitter/Molekülstruktur. Beim Preßvorgang der Herstellung werden dazu noch unter Druck Versetzungen entstehen. Das alles sorgt für Unregelmäßigkeiten beim Abtasten: Jitter- Verzittern der Impulsflanken des Lasersignals. Typische Folge- die CD klingt "digital" dünn, nervig und flach(breit). 

Keine der obigen Methoden kann durch eine Messung einfach und leicht nachgewiesen werden, dagegen kann Jeder ihre Wirkung hören ! Da alle Fehler, die reduziert werden, keine einheitliche Struktur haben, sondern diffus verteilt sind, kann die Steigerung nur im Bereich geringerer Rauschkomponenten oder erhöhter Reinheit wahrgenommen werden. Ruhe und Reinheit kann man genausowenig messen wie räumliche Abbildung!
Das derzeit schwer Messbare trägt  entscheidend zum Realismus und zum entspannten Hören digitaler Tonträger bei(CD und DVD)! Erklärbar ist es allerdings im Wesentlichen schon mit den Erkenntnissen der Physiker des 19. Jahrhunderts (gemeint sind die Physiker, die vor 1900 geboren sind und bereits vor hunderten Jahren entscheidende Gesetze formuliert haben, Pierre de Fermat, Willebrord van Roijen Snell "Snellius" James Clerk Maxwell*1831†1879   David Brewster *1781 †1868) Peter Barlow (*1776 †1862)  Michael Faraday (*1791 †1867   Hendrik Antoon Lorentz *1853†1928 Friedrich Pockels (*1865†1913)
  Michael Faraday (*1791 †1867
Es gibt auch CDs, die auf manchen CD-Playern nicht laufen, weil sie den Red-Book Standards nicht entsprechen. Da hilft kein Tuning, nur Rückgabe an den Händler.

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Hintergrundinformation:

Literatur J.Jahns: Photonic, 2001 Oldenbourgh Verlag  p.64ff.  Über die Lichtbrechung in gasförmigen, flüssigen und festen Stoffen unter dem Einfluss elektrischer und magnetischer Felder bzw deren Auswirkungen in Stoffen geringer Leitfähigkeit

http://archiv.tu-chemnitz.de/pub/2003/0022/data/dissjk.pdf
http://www.stereophile.com/asweseeit/822/

Funktionskunststoffe bestimmen neue Technologien

Nach einem Prospekt der Bayer AG KU 28005-9704 d,e/4232883
Autoren: H.Pielartzik, R.Dujardin, F.Bruder, Krefeld und W.Haese, K.Konejung, H.Löwer, Leverkusen

...Auch bei erhöhten Anwendungstemperaturen, z.B. im Automobil, wo im Schalttafelbereich Temperaturen bis 100 Grad keine Seltenheit sind, bleiben  die Platten aufgrund der hohen Erweichungstemperatur verzugsfrei. Da es dauerhaft amorph und seine Wasseraufnahme äußerst gering ist, droht auch von Seiten der Luftfeuchtigkeit oder durch eine Kristallisation der Moleküle keine Gefahr.

Im Gebrauch unterliegt die CD zwar keinen besonderen Anforderungen hinsichtlich der Zähigkeit, allerdings dürfen bei der Fertigung keine Mikrorisse entstehen. Notwendig ist deshalb ein hohes Fertigungsniveau bei bestmöglicher Fließfähigkeit. Forderungen, die sich kunststofftechnisch widersprechen und in kaum einer anderen Anwendung so kompromißlos zu erfüllen sind. Gleichzeitig hat sich der Produktionszyklus von über 20s im Jahr 1984 bis 1995 auf unter 4s reduziert.

.. Sowohl die Reduzierung der Zykluszeit  als auch die Erhöhung der Speicherkapazität stellen gleichermaßen hohe Anforderungen an die Eigenschaften und damit an die Funktionalität des Informationsträgers. Um diesen Forderungen gerecht zu werden, wurde der neue Polycarbonattyp (Typ Makrolon DP 1-1265)entwickelt. Bild 2 Einfluß der Viskosität von Polycarbonat-Produkten zur Herstellung von CDs auf den optischen Gangunterschied einer CD. Die Graphen zeigen eine Halbierung der Werte gegenüber dem Standardmaterial.

Reduzierung der Zykluszeit
Die Gesamtzykluszeit für das Spritzgießen von CDs und DVDs setzen sich aus zwei Sequenzen zusammen. Eine Sequenz wird ausschließlich durch die mechanischen Abläufe Werkzeugbewegung und Teileentnehme bestimmt, während die andere primär vom Werkstoff abhängig ist: plastifizieren, einspritzen, halten, kühlen.
Im wesentlichen bestimmen die drei Qualitätsparameter Innenwölbung, Doppelbrechung und Pitabformung das Verarbeitungsfenster der CD-Produktion, in dem Änderungen vorgenommen können. Eine erfolgreiche Materialmodifizierung bei gleichzeitiger Reduzierung der Zykluszeit setzen diese Parameter die Grenzen für eine Prozeßoptimierung mit einem bestimmten Material. So führt eine kürzere Zykluszeit automatisch zu einer höheren Doppelbrechung, während eine Verbesserung der Pitabformung durch eine höhere Werkzeugtemperatur zwangsläufig die Kühlzeit und damit die Zykluszeit verlängert.

Einfluß der Viskosität
Die Doppelbrechung  des Trägermaterials  ist als direktes Maß für die Spannung in der Platte von besonderer Bedeutung bei der Materialentwicklung. Neben den Prozeßparametern ist die Doppelbrechung abhängig von der Molekularstruktur, der materialspezifischen rheooptischen Konstante sowie den rheologischen Eigenschaften des Werkstoffs. Bild 2 zeigt den starken Einfluß der Viskosität auf den optischen Gangunterschied der CD ...

Die Pitabformung ist im allgemeinen abhängig von den Maschinenparametern, der Werkzeugtemperatur der Kühlzeit und dem Nachdruck. Ebenso ist sie aber auch eine Funktion der Schmelzviskosität  des Materials. Dies Senkung der Schmelzviskosität um etwa 20 Pa s führt zu einer deutlichen Verbesserung der Pitabformung, was an der Erhöhung des HF-Signals 1II abzulesen ist Bild 4 zeigt Zusammenhang zwischen Pitabformung und Viskosität von Polycarbonat-Produkten. das Standardmaterial bringt 62% HF Signal, das DP1-1265 bringt 67%, nach 60min Spielzeit zeigt die Grafik einen Abfall um jeweils 2% auf 60% bzw 65%.
Bil 5 zeigt den Zusammenhang von Innenwölbung einer CD und Viskosität. das DP1-1265 zeigt halbierte Werte der Durchbiegung
Die Diagramme belegen, daß ein Polycarbonat mit einer geringeren Schmelzviskosität (Typ Makrolon das DP1-1265) ein breiteres Verarbeitungsfenster bietet, um die wichtigsten qualitätsbestimmenden Eigenschaften Doppelbrechung, Pitabformung und Innenwölbung einer CD zu realisieren. Dieser Vorteil kann genutzt werden, um entweder die wesentlichen höheren Anforderungen einer DVD zu erfüllen oder aber die Zykluszeit bei herkömmlichen CDs oder CD-ROMs weiter zu verringern, sofern die Zykluszeit von diesen Parametern eingeschränkt worden ist. Bild 6 zeigt die konstant geringe Doppelbrechung bei 30nm, während Standardmaterial von 50nm bis 70nm variiert bei Verkürzung um 0 bis  0,5 sec.
 

Erläuterung der Ausdrücke:

Doppelbrechung : Aufspaltung eines Lichtbündels in zwei senkrecht zueinander polarisierte Teilbündel mit versch Fortpflanzungsgeschwindigkeit und Brechzahl (Entdeckt 1669 von Bartholinus am Doppelspat). Auch bei Kunststoffen - erkennbar am Schillern der CD

HF-Signal 1II : Nutzsignal bei der CD-Abtastung

Pitabformung: Für das Nutzsignal bei der CD-Abtastung sind entscheidend die Vertiefungen -Pits- und -nicht Pits: Lands- dazwischen die Übergänge -Flanken-.Sind die Flanken sauber und steil gibt es saubere Signale. Nutzen stückzahlbedingt die Preßmatritzen ab, verschwindet die saubere Flanke, diffuse Mehrfachreflexion des Strahls in die CD geschieht. Auch die Materialviskosität entscheidet bei der Abformung.

Rheologie : Teilgebiet der Physik betr. Beschreibung, Erklärung, Messung der bei der Deformation und beim Fließen hochviskoser Flüssigkeiten, plast. Massen und fester Körper unter Einwirkung äußerer Krafte auftretender Erscheinungen

Rheooptik:  optischer Aspekt der Rheologie

Viskosität, Zähigkeit, innere Reibung (Einheit Pascalsekunden) Gase: die V. steigt mit zunehmender Temperatur. Damit Flüssigkeiten strömen, müssen Moleküle ihre Platze tauschen, was wegen der hohen Dichte mit der Überwindung einer Aktivierungsenergie  verbunden ist. Die V. nimmt daher mit steigender Temperatur ab.

Lichtbrechung:
Snellius formulierte im Jahre 1620 das Gesetz über die Lichtbrechung,....  heute kennen wir nichlineare Optik, Maxwell, Planck und Einstein, Licht als elektromagnetische Welle, KEIN Konflikt zwischen den verschiedenen Lichttheorien, da es eine neuzeitliche Theorie gibt, die alle Phänomene erklärbar macht.. dabei schwingt Energie auf magnetischer Ebene und geht über in eine elektrische Ebene, beide stehen senkrecht aufeinander wie Lage- und Bewegungsenergie beim Pendel. Übrigens: die meisten Menschen glauben, daß das Pendel langsamer schwingt, wenn man das Gewicht erhöht, dabei entscheidet doch die Länge... Wenn ein Kind auf einer Schaukel sitzt, ist der Schwerpunkt aufgrund der Körpergröße weiter unten, das Pendel schwingt langsamer, beim Erwachsenen, der schwerer ist, ist der Schwerpunkt weiter oben, also, er schwingt schneller. Verlagerung des Schwerpunkts nach unten bringt die Schaukel in Schwung, man ändert die Länge des Pendels....Bei genauer Betrachtung muß man manchmal von seiner vorschnellen Vorstellung abweichen.
Zurück zur Lichttheorie, nachzulesen in der Literatur der 60er Jahre unseres Jahrhunderts, nicht geeignet für die Schule , weil didaktisch nicht hinreichend reduzierbar. Nicht so einfach, wie die Welt vor 300 jahren noch erschien.
Lichtbrechung ist eine Funktion der Dielektrizitätskonstante (sie tritt an die Stelle der traditionellen Dichte), diese Dielektrizitätskonstante  ist in Kunststoffen nicht homogen, auch nicht in der angrenzenden Luft, wenn sich die CD dreht. Bei Bahngeschwindigkeit um 1m /sec und Daten bei 2MBit/sec muß man schon etwas genauer betrachten, was mit dem Strahl
passiert: Der Strahl verläßt das Laufwerk, welches ruht, ebenso die erste Luftschicht dort. Bei der drehenden CD haftet die Luft an der Scheibe. Dazwischen wird die Luft verwirbelt, so wie im Sommer die Luft über dem heißen Teer. Man nennt es nichtlineare Optik. Ich nenne diesen Bereich Flimmerzone. Wir arbeiten an einer Lösung dieses Problems für ein ultimatives CD-Laufwerk. In der CD wird das Material unter Druck in eine Form gepreßt, gereinigt, mit Aluminium gesputtert, lackiert, bedruckt... Unter Druck ändert sich die Dichte, das kommt dem Begriff der Schulphysik nahe. Auch ändert sich in dem Material bei der schlagartigen
Erstarrung das elektrische Verhalten (siehe Elektrete) Kunststoffe haben mit ihrer Molekülstruktur (Poly..) Ähnlichkeiten mit Kristallen, deshalb gibt es auch bei ihnen Doppelbrechung und nicht-lineare Optik. In der CD ist eine hauchdünne leitfähige Schicht  Aluminium, stabil, isoliert. Dreht sich die CD gegenüber einem Kunststoffchassis, trennen sich die Ladungen, das ist ein Problem, wir haben eine Lösung dafür. Ich vergaß zu erwähnen, daß wir die CD von der Hülle trennen, beide nicht leitfähig, auch hier lädt sich die CD beim Trennen auf. Entlädt man einen Folienkondensaor durch Kurzschluß, baut sich danach wieder eine Spannung auf. Azubis kennen diese Effekte aus der Lehrwerkstatt, beliebter Spaß einen Kondensator demonstrativ zu entladen, dann jemand arglos danach greifen zu lassen ... aua!  Praxis ist anders als vereinfachte Theorie ! Inhomogenität im Dielektrikum....so der terminus technicus... die verzögert Ladungen freigeben.
Kunststoffe gehören allgemein in die Klasse der nichtlinearen Optik, bewegte Luft ebenso und bei Ladungstrennung wird die Sache noch komplizierter, der Strahl bleibt alles andere als gleichmäßig im Microbereich, er erfährt Jitter, er verzittert durch mindestens 3 Umgebungsbedingungen. Verzittern ist in der Zeitebene, ändert wenig in der Reihenfolge unserer seriellen Information. Aber wenn ein Musiker aus dem Takt kommt, spielt er doch noch die richtige Töne und richtig nacheinander oder ? Trotzdem mag man nicht anhören!

Mikrorisse: wir empfehlen bei der Entnahme der CD aus dem Tray die Feder in der Mitte mit einem Finger zusammenzudrücken, mit der anderen Hand die CD aus der Hülle zu entnehmen. das vermeidet Mikrorisse und sorgt für  eine längere Lebenserwartung der CD. Mikrorisse ziehen Luftfeuchtigkeit, das beeinflußt die Dauerhaftigkeit des Kunststoffs und  das elektrische Verhalten der CD.

Zykluszeit : Derzeit ca. 4 Sec.- Im Interesse des Herstellers der CD kurz, um maximale Stückzahl in möglichst kurzer Zeit zu produzieren.